CECO城市垃圾破碎技術
破碎的基礎理論
一、破碎的目的
用外力克服固體廢物質點間的內聚力而使大塊固體廢物裂成小塊的過程稱為破碎；使小塊固體廢物顆粒分裂成細粉的過程稱為磨碎。固體廢物破碎的磨碎和磨碎的目的如下：
(1)使固體廢物的容積減小，便于運輸和貯存。
(2)為固體廢物的分選提供所要求的入選粒度，以便有效地回收固體廢物中的某種成分。(3)使固體廢物的比表面積增加，提高焚燒、熱分解、溶融等作業的穩定性和熱效率。
（4）為固體廢物的下一步加工作準備，例如，煤矸石的制磚、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便進一步加工制備使用。
（5）對破碎后的生活垃圾進行填埋處置時，壓實密度高而均勻，可以加快復土還原。
(6)防止粗大、鋒利的固體廢物損壞分選、焚燒和熱解等設備。
二、固體廢物的機械強度和破碎方法
(一)固體廢物的機械強度
固體廢物的機械強度是指固體廢物抗破碎的阻力。通常用靜載下測定的抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度和抗彎強度來表示。
其中抗壓強度最大，抗剪強度次之，抗彎強度較小，抗拉開強度最小。一般以固體廢物的抗壓強度為標準來衡量。抗壓強度大于50MPa者為堅硬固體廢物；40—25MPa者為中硬固體廢物；小于25MPa者為軟固體廢物。固體廢物的機械強度與廢物顆粒的粒度有關，粒度小的廢物顆粒，其宏觀和微觀裂縫比大粒度顆粒要少，因而機械強度較高。
在實際工程中，鑒于固體廢物的硬度在一定程度上反映被破碎的難易程度，因而可以用廢物的硬度表示其可碎性。眾所周知，礦物的硬度可按莫式硬度分為十級，其硬度從小到大排列如下：(1)滑膏：(2)石膏：(3)方解石；(4)螢石；(5)灰石；(6)長石：(7)石英：(8)黃玉石；(9)剛玉；(10)金剛石。各種固體廢物的硬度可通過與這些礦物相比較來確定。
在需要破碎的廢物中，大多數呈現脆性，廢物在斷裂之前的變形很小。但也有一些需要破碎的廢物在常溫下呈現較高的可塑性，這些廢物用傳統的破碎機難以破碎，需要采取特殊實施。例如，廢橡膠在壓力作用下能產生較大的塑性變形而裂，但可利用其低溫變脆的性能而有效地破碎。又如破碎金屬切削下來的金屬屑，壓力只能使其壓實成團，但不能碎成小片或小條、粉末，必須采用特制的金屬切削破碎機進行有效的破碎。
(二)破碎方法
按破碎固體物所用的外力，即消耗能量的形式可公為機械能破碎和非機械能破碎兩類方法。機械能破碎是利用破碎工具(如破碎機的齒板、錘子、球磨機的鋼球等)對固體廢物施力而將其破碎的。非機械能破碎是利用電能、熱能等對固體廢物進行破碎的新方法，如低溫破碎、熱力破碎、減壓破碎及超聲破碎等。
目前廣泛應用的是機械能破碎，主要有壓碎、劈碎、折斷、磨碎和沖擊破碎等方法。
選擇破碎方法時，需視固體廢物的機械強度，特別是廢物的硬度而定。對堅硬物采用擠壓破碎和沖擊破碎十分有效；對脆性廢物則采用劈碎、沖擊破碎為宜。
一般破碎機都是由兩種或兩種以上的破碎方法聯合作用對固體廢物進行破碎的，例如壓碎和折斷、沖擊破碎和磨碎。
三、破碎比、破碎段與破碎流程
(一)破碎比與破碎段
在破碎過程中，原廢物粒度與破碎后產物粒度的比值稱為破碎比。破碎比表示廢物粒度在破碎過程中減小的倍數，即表示廢物被破碎的程度。破碎機的能量消耗和處理能力都與破碎有關。破碎比的計算方法有以下兩種：
1．用廢物破碎前的最大粒度(Dmax)與破碎后最大粒度(dmax)的比值來確定破碎比(i)i＝Dmax/dmax
用該法確定的破碎比稱為極限破碎比，在工程設計中常被采用。根據最大塊直徑來選擇破碎機給料口寬度。
2.用廢物破碎前的平均粒度(Dcp)與破碎后平均粒度(dcp)的比值來確定破碎比(i)
i＝Dcp/dcp
該法確定的破碎比稱為真實破碎比，能較真實地反映破碎程度，所以，在科研及理論研究中常被采用。
一般破碎機的平均破碎比在3—30之間，磨碎機破碎比可達40—400以上。
團體廢物每經過一次破碎機或磨碎機稱為一個破碎段，若要求破碎比不大，一段破碎即可滿足。但對固體廢物的分選，例如，浮選、磁選、電選等工藝來說，由于要求的入選粒度很細，破碎比很大，往往需要把幾臺破碎機依次串聯，或根據需要把破碎機和磨碎機依次串聯組成破碎和磨碎流程。對固體廢物進行多次(段)破碎，其總破碎比等于各段破碎比(i1，i2，……，in)的乘積，即i＝i1×i2×i3×……×in
破碎段數是決定破碎工藝流程的基本指標，它主要決定破碎廢物的原始粒度和最終粒度。破碎段數越多，破碎流程就越復雜，工程投資相應增加，因此，在可能的條件下，應盡量采用一段或兩段流程。
(二)破碎流程
根據固體廢物的性質、粒度大小，要求的破碎比和破碎機的類型，每段破碎流程可以有不同的組合方式。
1．單純的破碎流程具有流程和破碎機組合簡單、愛作控制方便、占地面積少等優點，但只適用于對破碎產品粒度要求不高的場合。
2．帶有預先篩分的破碎流程其特點是預先篩除廢物中不需要破碎的細粒，相對地減少了進入破碎機的總給料量，同時有利于節能。
3．帶有檢查篩分的后兩種破碎流程。其特點是能夠將破碎產物中一部分大于所要求的產品粒度顆粒分離出來，送回破碎機進行再破碎，因此，可獲得全部符合粒度要求的產品。
破碎機
選擇破碎機類型時，必須綜合考慮下列因素：①所需要的破碎能力；②固體廢物的性質(如破碎對形狀、硬度、密度、形狀、含水率等)和顆粒的大小；③對破碎產品粒徑大小、粒度組成、形狀的要求；④供料方式：⑤安裝愛作場所情況等。破碎固體廢物常用的破碎機類型有顎式破碎機、錘式破碎機、沖擊式破碎機、剪切式破碎機、輥式破碎機和球磨機等。
一、顎式破碎機
顎式破碎機有簡單擺動和復雜擺動兩種類型。
(一)簡單擺動領式破碎機
簡單擺動領式破碎機主要由機架、工作機構、傳動機構、保險裝置等部分組成。皮帶輪帶動偏心軸旋轉時，偏心頂點牽動連桿上下運動，也就牽動前后推力板作舒張及收縮運動。從而使顎時而靠近固定顎，時而又離開固定顎。動領靠近固定額時京對破碎腔內的物料進行壓碎、劈碎及折斷。破碎后的物料在動顎后退時靠自重從破碎腔內落下。
(二)復雜擺動顎式破碎機
復雜擺動顎式破碎機從構造上看，復雜擺動顎式破碎機與簡單擺動顎式破碎機的區別是少了一根動顎懸掛的心軸，動顎與連桿合為一個部件，沒有垂直連桿，肘板也只有一塊。可見，復雜擺動領式破碎機構造簡單。但動顎的運動卻較簡單擺動顎式破碎機復雜，動顎在水平方向有擺動，同時在垂直方向也有運動，是一種復雜運動，不失為稱復雜擺動顎式破碎機。
復雜擺動顎式破碎機的優點是它的破碎產品較細，破碎比大(一般可達4—8、簡擺型只能達3—6)。規格相同時，復擺型比簡擺型破碎能力高20—30％。
(三)顎式破碎機的特點及應用
顎式破碎機具有結構簡單、堅固、維護方便、高度小、工作可靠等特點。在固體廢物破碎處理中，主要用破碎強度及韌性高、腐蝕性強的廢物。例如，煤矸石作為沸騰爐燃料，制磚和水泥原料時的破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、細碎。二、錘式和沖擊式破碎機(一)錘式破碎機
1．錘式破碎機的類型錘式破碎機按轉子數目可分為兩類：一類是單轉子錘式破碎機(只有一個轉子)；另一類是雙轉子破碎機(它有兩個作相對回轉的轉子)。單轉子破碎機根據轉子的旋轉方向，又可分為可逆式(轉子可兩個方向轉動)和不可逆式(轉子只能一個方向轉動)兩種。
其工作原理是固體廢物自上部給料口給入機內，立即遭受高速旋轉的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨等作用而被破碎。錘子以鉸鏈方式裝在各圓盤之間的銷軸上，可以在消軸上擺動。電動機帶動主軸、圓盤、銷軸和錘子的部件稱為轉子。在轉子的下部設有篩板，破碎物料中小于篩孔尺寸的細粒通過篩板排出：大于篩孔尺寸的粗粒被阻留在篩板上并繼續受到錘子的打擊和研磨，最后通過篩板排出轉子首先向某一個方向旋轉，該方向的襯板、篩板和錘子端部就受到磨損。磨損到一定程度后，使轉子改為另一方向旋轉，利用錘子的另一端及另一個方向的襯板和篩板繼續工作，從而繼續工作的壽命幾乎提高一倍。
錘子是破碎機的工作機件，通常用高錳鋼或其它合金鋼等制成。由于錘子前端磨損較快，設計時考慮到錘子磨損后能上下或前后調頭。
目前專用于破碎固體廢物的錘式破碎機有以下幾種類型：
(二)半濕式選擇性破碎分選的特點
半濕式選擇性破碎分選具有以下特點：①能使城市垃圾在一臺設備中同時進行破碎和分選作業；②可有效地回收垃圾中的有用物質。從第Ⅰ組產物中可得到純度為80％的堆肥原料——廚房垃圾；從第Ⅱ組產物中可回收純度為85—95％的紙類；從第Ⅲ組產物中可得純度為95％的塑料類，回收廢鐵純度達98％；③對進料的適應性好，易破碎的廢物首先破碎并及時排出，不會產生過粉碎現象。
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